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《华中科技大学》 2012年
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无线通信网络中有效分集协作策略

Doudou Samb  
【摘要】:随着调制技术和天线技术的不断进步,无线通信技术取得了卓越的进展。现有的无线通信技术不仅满足了当前和将来对无线通信系统的要求,还完美解决了通信领域中时变衰落信道上存在的巨大挑战。下一代无线网络将超出传统蜂窝网络中单点对单点或者单点对多点的传统无线场景。它们将基于复杂的交互:相关节点与其他节点协作从而提高它们自身以及网络整体性能。多输入多输出(MIMO)技术作为一种无线通信领域的革命性技术吸引了人们极大的关注,它能带来高可靠性、低功耗以及高数据率。但是,MIMO技术实现成本代价很高且MIMO技术需要收发端同时配置多跟天线因此不适合诸如掌上电话之类的小型设备。 基于中继节点的协作分集技术的出现为有效提高频谱利用率和功率效率,改善网络覆盖率和可持续性并降低网络中断概率提供了一种替代方法。与多天线系统类似,中继通过复制多个信号来提供多样性选择。协作分集技术通过充分协调无线通信系统中分布的不同节点,合成一个虚拟天线阵来模拟MIMO系统中多天线收发器的操作。 在放大转发(Amplify-and-Forward, AF)技术中,中继节点对收到的信号进行放大并转发到目的节点。在解码转发(Decode-and-Forward, DF)技术中,中继节点则对收到的信号进行正确解码后再转发到目的节点。然而,AF受到噪声放大问题(在前传过程中中继会很大程度放大噪声)的困扰,这个会大大降低端对端接收信号的质量。而DF由于源节点与中继节点间衰减信道的存在导致可能的传播错误(中继节点并不能做到零错误解码)导致错误迁延。在本课题中,我们研究了一种新颖的自适应中继策略,并得出协作分集通信网络的中断性能,并探究了AF和DF模式下协作分集的基本限制。在适应策略中,根据接收到的信噪比,中继不用从目的地获取任何反馈信息便能自动在AF与DF模式间转换。特别的,我们得到新的近似中断概率表达式。为了降低AF和DF的副作用以及促进当前无线协作通信网络的发展现状调查了最佳功率分配技术,通过适应的中继协议提出分析模型来评估有效协作多样化策略的性能。有趣的是,我们发现采用自适应中继协议,可以在少量中继场景下得到大约3db的性能改善。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN92

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